(57)【要約】【課題】外周面に歯形を形成する被加工品を製造する鍛造プレス装置において、歯形形成型に滞留したボンデカスを、鍛造プレス装置の運転中に自動的に除去する。【解決手段】二次プレス部１０は、マンドレル（主軸）１６、静止した下型１８及び上下動する上型１４で構成されている。マンドレル１６に嵌合され、マンドレル１６と下型１８との間に固定された一次加工後のワークＷ１に対し、上型１４が下降して二次加工する。下型１８の内側面に歯形形成型１９が形成され、二次加工後のワークＷ２の外周面に歯形Ｔが形成される。マンドレル１６の内部に空気導通孔２２が形成され、マンドレル先端部１６ａの先端面にスリット状溝４０が形成されている。圧縮空気ｃ１が空気導通孔２２及びスリット状溝４０を経由し、先端部１６ａの外側に噴射され、歯形形成型１９の底面１９ａに滞留したボンデカスを吹き飛ばす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の被加工品の中心部に配置されて該リング状の被加工品が嵌合され位置決めされるマンドレルと、
該マンドレルの周囲に配置されて前記被加工品の外周面に対面した内側面に歯形形成型をもつ下型と、
前記被加工品に向かって下降して前記被加工品をプレス加工する上型とを備え、
前記被加工品の外周面に歯形を形成する鍛造プレス装置において、
前記マンドレルは、
内部に軸方向に形成された空気導通路と、
該空気導通路に連通すると共にマンドレルの外周面に開口し前記下型の歯形形成型に向けて圧縮空気を噴射する噴射口とが設けられていることを特徴とする鍛造プレス装置。
【請求項２】
前記マンドレルの先端面に中心から外周側に向かって放射状に多数のスリット状溝を形成し、該スリット状溝の上方開放域を覆うキャップを前記先端面に固定することで、前記噴射口を形成してなることを特徴とする請求項１に記載の鍛造プレス装置。
【請求項３】
前記マンドレルの先端面が中心から外周側に向かって下方へ傾斜する円錐面で形成され、前記キャップの下面が該円錐面に嵌合する円錐状傾斜面を形成していることを特徴とする請求項２に記載の鍛造プレス装置。
【請求項４】
前記スリット状溝の断面積が、前記マンドレル先端面の中心から外周側に向かうにつれて漸減していることを特徴とする請求項２又は３に記載の鍛造プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造プレス時に被鍛造品に被覆され、あるいは型内に投入される摩擦低減用潤滑剤が型内に付着、堆積しないように、該潤滑剤を除去する機能を付加した鍛造プレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷間鍛造では、成形摩擦を減らすため、金属素材の表面に潤滑皮膜（表面処理剤）を施すボンデ処理が行われる。また、特許文献１に記載されているように、熱間鍛造でも、成形後の被加工品がダイより脱型されやすくするためと、ダイの摩耗を抑えるために、ダイ内に高粘度の油性離型剤が注入される。しかし、潤滑皮膜が被加工品から剥離したカス（ボンデカス）や、油性離型剤の燃えカスが型の内側に溜まったり、ダイと被加工品との間に介在することで、被加工品の凹凸や欠肉が生じる場合がある。
【０００３】
特許文献１には、エンジンバルブの熱間鍛造を行うプレス装置において、油性離型剤の燃えカスが、ダイとエンジンバルブの傘部表面との間に閉じ込められ、成形後の傘部表面に凹凸が形成される問題が指摘されている。特許文献１には、この問題を解消するため、一次加工を行うダイにおいて、傘部の表面に高圧エアを噴射するパイプを設け、一次加工後の脱型時に、高圧エアによって傘部の表面に付着した燃えカスを吹き飛ばし、二次加工時に、傘部の表面に凹凸が発生しないようにしている。
【０００４】
自動車の変速機を構成するクラッチギアを冷間鍛造する場合も、かかる問題が発生する。クラッチギアの加工工程を図４に示す。図４（Ａ）は、鍛造前の被加工品Ｗ０の形状を示す。この被加工品Ｗ０は、内側に空間ｓを有するリング状をなしている。図４（Ｂ）は、一次加工後の被加工品Ｗ１の断面形状を示している。図４（Ｃ）は、二次加工後の被加工品Ｗ２の断面形状を示している。被加工品Ｗ２の外周面上部には、図５に示す歯形Ｔが形成される。
【０００５】
被加工品Ｗ２を二次加工する従来の二次冷間鍛造用プレス装置を図２を参照して説明する。中心に配置されたマンドレル（主軸）１６と下型１８との間に一次加工後の被加工品Ｗ１が配置され、上方から上型１４が下降し、被加工品Ｗ１をプレスして、被加工品Ｗ２を製造する。下型１８の内側面に歯形形成型１９が形成されており、この歯形形成型１９で被加工品Ｗ２の外周面上部に歯形Ｔを成形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３３４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように、冷間鍛造では、成形摩擦を減らすため、プレス加工の前に、金属素材の表面に潤滑皮膜（表面処理剤）を施すボンデ処理が行われる。クラッチギアのプレス加工では、通常５〜６個の被加工品Ｗ２をプレス加工すると、潤滑皮膜が被加工品Ｗ２から剥離したボンデカスが歯形形成型１９の底面１９ａに堆積する。ボンデカスが堆積したままプレス加工を行うと、歯形Ｔの傾斜面ｔが欠肉したり、傾斜面ｔに凹凸が発生するという問題が起こる。
【０００８】
そのため、従来は、プレス装置の運転中に、作業員が手動の空気噴射器を用いて、下型１８の上方から空気を吹き付け、ボンデカスを吹き飛ばしていた。しかし、プレス装置の連続プレス運転中に、上記空気吹き付け作業を行うことは難しく、ボンデカスを除去するために、プレス装置の運転を停止せざるを得ない場合もあった。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、鍛造プレス装置の運転中、作業員の手作業によらず、かつ運転を中断することなく、下型の歯形形成型に滞留したボンデカスを除去可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明の鍛造プレス装置は、リング状の被加工品の中心部に配置されて該被加工品が嵌合され位置決めされるマンドレル（主軸）と、該マンドレルの周囲に配置されて被加工品の外周面に対面した内側面に歯形形成型をもつ下型と、被加工品に向かって下降して被加工品をプレス加工する上型とを備え、被加工品の外周面に歯形を形成するものである。さらに、マンドレルの内部に軸方向に空気導通路を設けると共に、空気導通路に連通した噴射口をマンドレルの外周面に開口させている。
【００１１】
これによって、前記空気導通路を圧縮空気供給装置に接続し、プレス加工後、上型が上昇した後のタイミングで、前記噴射口から圧縮空気を噴射し、歯形形成型に滞留したボンデカスを吹き飛ばす。そのため、作業員が手動で空気噴射器等を操作することなく、歯形形成型に滞留したボンデカスを除去できる。
【００１２】
なお、圧縮空気供給路に開閉弁を設け、該開閉弁の開閉動作を制御装置で自動制御するようにすれば、鍛造プレス装置の運転中に、所望のタイミングで圧縮空気を噴射できるようになる。そのため、ボンデカスを除去するために、プレス装置の運転中断を回避できる。
【００１３】
本発明装置において、前記噴射口は、マンドレルの先端面に中心から外周側に向かって放射状に多数のスリット状溝を形成し、スリット状溝の上方開放域を覆うキャップをマンドレルの先端面に固定することで、容易に形成できる。そのため、噴射口の複雑な加工が不要となり、加工コストを低減できる。また、キャップをマンドレル先端部と別体としたことで、キャップが損傷しても交換が容易であり、キャップを外すことで、スリット状溝の掃除が容易になる。
【００１４】
前記構成において、マンドレルの先端面が中心から外周側に向かって下方へ傾斜する円錐面で形成され、キャップの下面が該円錐面に嵌合する円錐状傾斜面を形成しているとよい。これによって、マンドレルの先端面に対してキャップを位置決めするのが容易になる。また、マンドレル先端面に形成された円錐面の角度を適宜調整することで、圧縮空気の噴射角度を調整できる。そのため、圧縮空気がボンデカスの滞留域に当たるように、圧縮空気の噴射位置を設定するのが容易になる。
【００１５】
本発明装置において、スリット状溝の断面積が、マンドレル先端面の中心から外周側に向かうにつれて漸減しているとよい。これによって、噴射口から噴射する圧縮空気の噴射速度を増加できるので、ボンデカスの吹き飛ばし効果を向上できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の鍛造プレス装置によれば、マンドレル（主軸）の内部に空気導通路を設け、マンドレルの外周面から下型に形成された歯形形成型に圧縮空気を噴射し、これによって、歯形形成型に滞留したボンデカスを吹き飛ばすようしたので、作業員の手動操作に頼ることなく、かつプレス装置の運転を中断することなく、被加工品の歯形に生じる欠肉や凹凸をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明装置の第１実施形態に係るプレス装置の正面視断面図である。
【図２】前記プレス装置のマンドレル先端部を分解して示す拡大断面図である。
【図３】前記マンドレル先端部の平面図である。
【図４】クラッチギアの被加工品を示す断面図であり、（Ａ）は加工前の金属素材を示し、（Ｂ）は一次加工品を示し、（Ｃ）は二次加工品を示す。
【図５】図４（Ｃ）中のＡ矢視図である。
【図６】本発明装置の第２実施形態に係るマンドレル先端面の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００１９】
（実施形態１）
本発明装置を自動車の変速機を構成するクラッチギアの冷間鍛造に適用した第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図４は、被鍛造品（以下「ワーク」という。）の形状を示す。図４中、（Ａ）は加工前のワークＷ０であり、（Ｂ）は一次冷間鍛造後のワークＷ１であり、（Ｃ）は二次冷間鍛造後のワークＷ２である。二次冷間鍛造によって、ワークＷ２の上部外周に歯形Ｔ（図５参照）が形成される。
【００２０】
図１は、一次加工後のワークＷ１を二次加工する二次冷間鍛造用プレス部１０を示す。二次プレス部１０の上部は、上型ガイド１２と、上型ガイド１２の内部で上下動する上型１４とから構成されている。プレス部１０の下部は、円筒形を有し、中央で上下方向に配置されたマンドレル（主軸）１６と、マンドレル１６の周囲に配置された下型１８と、マンドレル１６と下型１８との間の隙間に配置された、４分割型円弧形状のノックアウト部材２０とで構成されている。ノックアウト部材２０の下方には、圧縮空気ｃ２の導入路５６が形成されている。導入路５６は後述する圧縮空気供給装置３３に接続されている。
【００２１】
マンドレル１６の内部に、軸方向に空気導通孔２２が設けられている。空気導通孔２２は、下部下型２４に設けられた空気導通孔２６及びダイケース２８に設けられた空気導通孔３０に連通している。空気導通孔３０の開口に配管３２が接続され、配管３２は圧縮空気供給装置３３に接続されている。圧縮空気供給装置３３の上流側配管３２に電磁弁３４が介設され、電磁弁３４の開閉動作は、鍛造プレス装置全体の運転を制御するコントローラ３６によって制御される。
【００２２】
次に、図２により、マンドレル１６の先端部１６ａの構成を説明する。先端部１６ａの中心に、軸方向に雌ネジ孔３８が形成されている。雌ネジ孔３８の上端開口の周囲の先端面は、中心から外側に向かって下降する円錐面を形成している。この円錐面に、中心から外側に向かって放射状に多数のスリット状溝４０が形成されている。該円錐面にキャップ４２が被着される。キャップ４２の内部は、該円錐面に嵌合する円錐状傾斜面４４が形成され、円錐状傾斜面４４の上方で中心側位置に、後述する固定ボルト４８を挿入する貫通空間４５が形成されている。貫通空間４５の一部に、固定ボルト４８の頭部４８ａを受ける狭径部４６が形成されている。
【００２３】
キャップ４２の貫通空間４５に固定ボルト４８が挿入される。固定ボルト４８は、雄ネジ部４８ｂの内部に軸方向に空間５０が形成され、頭部４８ａと雄ネジ部４８ｂの中間に位置する外周面に、周方向に角形断面の凹溝５２が全周に亘って刻設されている。そして、固定ボルト４８の半径方向に向けて、空間５０と凹溝５２とを連通する連通孔５４が穿設されている。
【００２４】
図３は、マンドレル先端部１６ａの平面図である。図３に示すように、該先端部１６ａの中央に、軸方向に空気導通孔２２に連通する雌ネジ孔３８が設けられている。そして、前述のように、雌ネジ孔３８の上端開口の周囲が、半径方向外側に向かって下降する円錐面に形成され、該円錐面に多数のスリット状溝４０が、中央から外側に向けて放射状に形成されている。
【００２５】
先端部１６ａにキャップ４２が被着され、キャップ４２の上から固定ボルト４８がキャップ４２の貫通空間４５に挿入される。そして、固定ボルト４８の雄ネジ部４８ｂが、先端部１６ａに形成された雌ネジ孔３８に螺着される。こうして、キャップ４２が先端部１６ａに装着されると共に、空気導通孔２２は、雌ネジ孔３８、空間５０及び連通孔５４を経由して、凹溝５２まで連通する。凹溝５２はスリット状溝４０の内側に位置し、スリット状溝４０に連通する。なお、先端部１６ａの周囲に位置する下型１８の上端部内面には、ワークＷ２の上部外周に歯形Ｔを形成するための歯形形成型１９が形成されている。
【００２６】
かかる構成において、一次冷間鍛造用プレス部（図示省略）から二次冷間鍛造用プレス部１０に送られてきたリング状のワークＷ１は、マンドレル１６に嵌合され、マンドレルと下型１８の間に位置決めされる。その後、上型１４が下降し、ワークＷ１をプレス加工する。このプレス加工でワークＷ１は、上部外周面に歯形ＴをもつワークＷ２に成形される。ワークＷ１の二次加工中、コントローラ３６の指令で電磁弁３４は閉状態となっている。
【００２７】
二次加工が終わり、上型ガイド１２が上昇した直後、コントローラ３６の指令で、圧縮空気供給装置３３から導入路５６に圧縮空気ｃ２が供給され、ノックアウト部材２０が圧縮空気ｃ２に押されて上方に飛び出す。そして、ノックアウト部材２０によって二次加工されたワークＷ２が下型１８から押し出される。その後、ワークＷ２は、搬送装置（図示省略）で二次プレス部１０から搬出される。
【００２８】
ワークＷ２が搬出された直後、コントローラ３６の指令で電磁弁３４が開となる。電磁弁３４が開となることで、圧縮空気ｃ１が、配管３２から空気導通孔２２、２６及び３０を経由し、固定ボルト４８に形成された凹溝５２に供給される。凹溝５２に到達した圧縮空気ｃ１は、スリット状溝４０を通って先端部１６ａの外側に噴出する。噴出した圧縮空気ｃ１の噴出先には、歯形形成型１９が位置している。そのため、噴出した圧縮空気ｃ１によって歯形形成型１９の底面１９ａに溜まったボンデカスが吹き飛ばされる。コントローラ３６には、プレスカムスィッチからの信号が入力され、上型１４のプレス動作タイミングを検出して、電磁弁３４に開指令信号を出力する。
【００２９】
本実施形態では、歯形形成型１９は、歯形形成型１９によって形成される歯形Ｔとスリット状溝４０とが同数に形成され、個々のスリット状溝４０から噴射される圧縮空気ｃ１の噴射先が歯形Ｔ間の個々の溝に向かうように構成されている。
【００３０】
本実施形態によれば、二次プレス部１０において、ワークＷ１を二次加工した後、コントローラ３６の指令で電磁弁３４を開とし、これによって、下型１８の歯形形成型１９の底面１９ａにたまったボンデカスを自動的に吹き飛ばすことができる。そのため、所望のタイミングで圧縮空気を噴射できるようになり、作業員が手動でボンデカスを除去する必要がなくなり、鍛造プレス装置の運転中止を回避できる。
【００３１】
また、先端部１６ａの周囲に形成される圧縮空気ｃ１の噴射口は、先端部１６ａの先端面に形成されたスリット状溝４０にキャップ４２を被せることで、複雑な加工を要するとなく形成できる。そのため、該噴射口の加工工程を低コスト化できる。また、キャップ４２を先端部１６ａと別体としたことで、キャップ４２が損傷しても交換が容易であり、かつキャップ４２を外すことで、スリット状溝４０の掃除が容易になる。
【００３２】
また、先端部１６ａの先端面が円錐面に形成され、該円錐面にキャップ４２の円錐状傾斜面４４を嵌合するようにしているので、該先端面に対してキャップ４２の位置決めが容易になる。また、該円錐面の角度を調整することで、圧縮空気ｃ１の噴射角度を調整でき、これによって、圧縮空気ｃ１が下型１８のボンデカスの滞留域に当たるように設定するのが容易になる。
【００３３】
また、本実施形態では、歯形Ｔとスリット状溝４０とは、同数に形成され、個々のスリット状溝４０から噴射される圧縮空気ｃ１の噴射先が歯形Ｔ間の個々の溝に向かうように構成されているので、各スリット状溝４０から噴射された圧縮空気ｃ１を歯形Ｔ間の個々の溝に確実に当てることができる。そのため、ボンデカスの除去効果を向上できる。
【００３４】
（実施形態２）
次に、本発明装置の第２実施形態を図６によって説明する。図６は、マンドレル先端面の平面図である。本実施形態において、先端面の中心から外側に向かって、多数のスリット状溝６０が放射状に形成されていると共に、スリット状溝６０を仕切る仕切壁６２の壁厚ａは、中心から外側へ向かうにつれて漸増するように構成されている。これによって、スリット状溝６０の幅寸法は、中心から外側へ向かうにつれて漸減するように構成されている。
【００３５】
そのため、本実施形態では、凹溝５２からスリット状溝６０に噴射された圧縮空気ｃ１は、外側に向かうにつれて速度が増大する。従って、歯形形成型１９の底面１９ａに溜まったボンデカスの吹き飛ばし効果を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、外周面に歯形を形成する被加工品を製造する鍛造プレス装置において、歯形形成型に滞留したボンデカスを、鍛造プレス装置の運転中に自動的に除去でき、作業員の手動による除去作業を不要にできる。
【符号の説明】
【００３７】
１０                      二次冷間鍛造用プレス部
１２                      上型ガイド
１４                      上型
１６                      マンドレル
１６ａ                    先端部
１８                      下型
１９                      歯形形成型
１９ａ                    底面
２０                      ノックアウト部材
２２，２６，３０          空気導通孔
２４                      下部下型
２８                      ダイケース
３２                      配管
３３                      圧縮空気供給装置
３４                      電磁弁
３６                      コントローラ
３８                      雌ネジ孔
４０，６０                スリット状溝
４２                      キャップ
４４                      円錐状傾斜面
４５                      貫通空間
４６                      狭径部
４８                      固定ボルト
４８ａ                    頭部
４８ｂ                    雄ネジ部
５０                      空間
５２                      凹溝
５４                      連通孔
５６                      導入路
６２                      仕切壁
ａ                        壁厚
Ｔ                        歯形
ｔ                        傾斜面
Ｗ０                      ワーク（加工前）
Ｗ１                      ワーク（一次加工後）
Ｗ２                      ワーク（二次加工後）
【図１】
2013081991.tif 000003
【図２】
2013081991.tif 000004
【図３】
2013081991.tif 000005
【図４】
2013081991.tif 000006
【図５】
2013081991.tif 000007
【図６】
2013081991.tif 000008